Intermolekylære kræfter i strukturen af ​​propan

Intermolekylære kræfter er kræfter mellem molekyler. Sammenlignet med de kræfter, der holder et molekyle sammen, er de normalt relativt svage, skønt de i sidste ende er de kræfter, der holder molekyler i væsker og faste stoffer sammen. Styrken af ​​de intermolekylære materialer i et stof bestemmer fysiske egenskaber som kogepunkt og smeltepunkt. Det er svagheden ved de intermolekylære kræfter i propan, der hjælper med at forklare, hvorfor det er en gas ved stuetemperatur og atmosfærisk tryk.

Propan har molekylformlen C3H8: tre carbonatomer og 8 hydrogenatomer. De tre carbonatomer danner en enkelt kæde med tre hydrogener på carbonet i hver ende og to hydrogener på det midterste carbon. Atomer i hver ende af en enkeltbinding kan rotere, så atomer i begge ender af begge bindinger roterer ved stuetemperatur. I gasfasen flyver molekylerne uorganiseret rundt.

Vi kan godt lide at tænke på elektroner som partikler, men de opfører sig virkelig på nogle måder som bølger og på andre måder som partikler. Derfor kan vi aldrig kende både en elektronmoment og dens position på samme tid. Elektronerne fordeles omkring en kerne som en konstant skiftende sky. Selvom elektronerne i gennemsnit fordeles jævnt, kan der på et hvilket som helst tidspunkt være et ubalance med et overskud af negativ ladning i en region og en reduktion af negativ ladning i en anden. Molekylet bliver meget kort en dipol med en negativ negativ ladning i et område og en netto positiv ladning i et andet.

Modsatte afgifter tiltrækker; som afgifter afviser. Når to molekyler nærmer sig hinanden, vil en øjeblikkelig dipol i det ene molekyle tiltrække modsatte ladninger i det andet molekyle og skabe en svag dipol i dets nabo. De to svage dipoler tiltrækker nu hinanden. Selvom den øjeblikkelige dipol af den første fortsætter med at ændre sig, vil den inducerede dipol i det andet molekyle følge med, så den svage tiltrækning mellem de to molekyler vil fortsætte. Denne type intermolekylær interaktion kaldes en dispersionsstyrke i London. Generelt er større molekyler lettere at polarisere, så de oplever stærkere London-kræfter end mindre molekyler.

Londons kræfter er den eneste intermolekylære kraft, som propanmolekyler oplever. Propanmolekyler er relativt små, så Londons kræfter mellem dem er svage - for svage til at holde dem sammen i fast eller flydende fase ved stuetemperatur. For at gøre propan til en væske skal du køle den ned, hvilket får molekylerne til at bevæge sig langsommere; ved meget kolde temperaturer kan selv de svage interaktioner i London holde propanmolekylerne sammen. Komprimering af propan vil derfor gøre det til en væske.